laboratorio buffers

Cuestionario:
1.- Indique las reacciones involucradas en los tres experimentos realizados detallándolos paso a paso, así como los cálculos realizados para la determinación de las cantidades de las diferentes soluciones y del H2O.

EXPERIMENTO 1:

H2PO4-   H2O        HPO4-2  H3O

Na2HPO4          2 Na+  +  HPO4-2  +  H3O

NaH2PO4         Na+ +  H2PO4  +  H3O

HCl      H3O+  +  Cl-

HPO4-2  +  H3O+       H2PO4-  +  H2O

H2PO4 + H2O HPO4 -2 + H3O+
pKa : 6.82

[A-] Na2HPO4: [0.1 M]
[AH] NaH2PO4: [0.05 M]
Desarrollando el problema con la ecuación de Henderson – Hasselbalch:
Además se sabe que [A-] +[AH] = 0.02

Reemplazando:

→ [HA]=3.45×10-3
Por lo tanto la concentración de la base es [A-]= 1.65×10-2

Ahora hallaremos los volúmenes respectivos para el ácido y la base para proceder a crear el buffer:
[] 1×V2= [] 2×V2
Para: [A-] → Na2HPO4 Para: [AH] → NaH2PO4
0.1×V [A-] = 1.65×10-2×5×10-2 0.05× V [HA] = 3.45×10-3×5×10-2
V [A-] =8.25×10-3 V [HA]= 3.45×10-3

EXPERIMENTO 2:
NaH2PO4 + NaOH Na2HPO4 + H2O
NaH2PO4              Na+  +  H2PO4-

HPO4-2  +  H3O+                 H2PO4-  +  H2O

HPO4-2  +  HCl                H2PO4-  +  Cl-  +  Na+


[] 1×V2= [] 2×V2 []: Representa la concentración de la sustancia
Debido a que el NaH2PO4 es la sustanciacapaz de ceder protones en esta ocasión y de acuerdo a los datos obtenidos en el primer experimento se toma la concentración del NaH2PO4 como 0.02 que es la concentración total del buffer para así lograr la concentración deseada, mientras por otro lado la del NaOH es la concentración de la base hallada anteriormente, para de esta manera llevar al pH deseado que es de 7.5.
Desarrollando laecuación se procede a hallar las concentraciones:
[HA] NaH2PO4 [0.1M] → [] final 0.02M
[A-] NaOH [0.1N] N: θM []: 0.1M → [] final 1.65×10-2

Para: [A-] → NaOH Para: [AH] → NaH2PO4
0.1×V [A-] = 1.65×10-2×5×10-2 0.1× V [HA] = 0.02×10-3×5×10-2
V [A-] = 8.25×10-3 V [HA]= 10-2

EXPERIMENTO 3:Na2HPO4 + HCl NaHPO -4 + NaCl


[HA] HCl [0.1M] → [] final 0.02M
[A-] Na2HPO4 [0.05N] N: θM []: 0.05M → [] final 3.45×10-3

Para: [A-] → Na2HPO4 Para: [AH] → HCl
0.05×V [A-] = 3.45×10-3×5×10-2 0.1× V [HA] = 0.02×5×10-2
V [A-] = 3.45×10-3 V[HA]= 10-2

2.- Anote las lecturas obtenidas en el pH-metro y las tiras de pH y compare.



3.- ¿Cómo reaccionaron los buffers al añadírseles ácido o base? ¿Se observaron las mismas respuestas? Explique.
Los buffer reaccionan siguiendo el Principio de LeChatelier, pues están compuestos de un ácido débil y una base conjugada de esta manera los buffers contrarrestan la concentración deprotones en una solución, permitiendo de esta manera que el valor de pH de la solución no varíe. Pero el capacidad de amortiguación de un buffer para el pH es de solo +/- 1, por lo que si se pasa del capacidad de amortiguación el buffer no amortiguara adecuadamente, haciendo el pH varíe en su valor.
Si a un buffer se le añade un ácido (donador de protones), el buffer va a contrarrestar laconcentración de Hidrógenos que este ácido está entregando a la solución para que el pH no varíe (Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D. & Darnell, J.E. Biología Celular y Molecular. Quinta Edición. W.H. Freeman and Company.2004. pág. 46-49). Por ejemplo en el caso del buffer fosfato:
Na2HPO4 + HCl NaHPO -4 + NaCl
Como se observa en el experimento, el buffer ha...